Strong correlation and strong coupling effects in the excitonic phase and its vicinity region based on the first-principles calculations and the quantum many-body calculations

基于第一性原理计算和量子多体计算的激子相及其邻近区域的强关联和强耦合效应

基本信息

批准号：
21K03399
负责人：
大野義章
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Pr1-2-20系PrT2X20（T=遷移金属、X=Al, Zn, Cd）は、4f 2配位のPrイオンの結晶電場基底状態が非クラマース二重項Γ3であることに起因して、四重極秩序や超伝導、非フェルミ液体などの様々な興味深い振る舞いを示すことから注目を集めており、膨大な研究が進められつつある。その中で、PrTi2Al20では強的な四極子秩序（FQ）、PrV2Al20、PrIr2Zn20、PrRh2Zn20では反強的な四極子秩序（AFQ）が観測されているが、これらのFQとAFQの物質依存性の起源については未解明である。また、これらの物質では、四極子秩序相の低温領域において超伝導が発現し、四極子秩序と超伝導との関わりが注目されているが、超伝導発現機構やその対称性についても未だ分かっていない。本研究では、第一原理計算（WIEN2k）に基づいて最局在ワニエ関数を用いて複雑な伝導バンドを正確に再現する有効196バンド模型を構築し、伝導電子を媒介としてPrイオンの四極子モーメントおよび八極子モーメント間に働くRKKY相互作用を導出した結果、PrTi2Al20ではFQ、PrV2Al20ではAFQとなる実験の四極子秩序説明するとともに、実験では未解明の詳細な内部秩序構造を決定した。また、PrTi2Al20では非常に飛びの小さい（ほぼ２次相転移に見える）１次相転移が実現すること、PrV2Al20ではAFQに２次相転移した後、さらに降温により別の種類のAFQに２段相転移することを示したが、これらはいずれも比熱の実験結果と良く整合する。さらに、一般化されたスピン波理論をこれらの四極子秩序に適用することにより四極子波（Quadrupolon）の分散を導出し、Quadrupolonを媒介とする引力相互作用による線形化Eliashberg方程式を解くことにより超伝導の転移温度とギャップ関数を求めた。

PR1-2-20系统PRT2X20（T =过渡金属，X = Al，Zn，CD）引起了人们的注意，因为它表现出各种有趣的行为，例如四极阶，超导性和非fermi液体，这是由于非cramer的Doublet Doubletγ3γ3晶体型电场域而引起的4f2-Coored Presord Presord Presord presord prains and and Angained Press和and gress和and gressed prains and Ins grange。其中，在PRTI2AL20中观察到了强大的四极阶（FQ），并且在PRV2AL20，PRIR2ZN20和PRRH2ZN20中观察到了抗抗突变四极级（AFQ），但是这些依赖于这些物质的FQS和AFQ的起源尚未透明。此外，在这些材料中，超导性在四极有序相的低温区域表达，尽管四极阶和超导性之间的关系引起了人们的注意，但超导性表达的机理及其对称性仍然不明。在这项研究中，我们构建了一个有效的196频段模型，该模型使用基于第一原理计算（WIER2K）的最局部的Wannier函数准确地重现了复杂的传导带，并得出了使用传导电子的PR离子章鱼矩和章鱼章鱼矩之间作用的Rkky相互作用。结果，我们解释了实验中的四极顺序，该实验是PRTI2AL20的FQ和PRV2AL20的AFQ，并确定了在实验中尚未解释的详细内部秩序结构。此外，结果表明，PRTI2AL20取得了很小的飞行（似乎是次级过渡），并且PRV2AL20由于温度降低而产生的第二相过渡到AFQ，然后是两阶段相变为另一种类型的AFQ。这两者都与特定热量的实验结果非常吻合。此外，通过将广义自旋理论应用于这些四翼秩序，得出了四翼波的分散，并通过求解了由于四龙龙介导的有吸引力的相互作用而求解了线性化的eliiashberg方程，确定了超级传导性的过渡温度和超级传导率的转变温度和间隙功能。